(57)【要約】【課題】気密封止性を高めた封止構造を適用した上で、パッケージサイズを縮小することを可能にした樹脂封止型電子部品装置を提供する。【解決手段】樹脂封止型電子部品装置は、金属バンプ５の内側に金属ダム８を設け、この金属ダム８で素子機能部１を取り囲むようにして気密封止する空隙９を形成している。このような封止構造によって、素子機能部１の動作に必要な所定の空間を形成した上で気密封止性を高め、さらにはパッケージを小型化することができる。【選択図】図１
2006237406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子機能部と前記素子機能部と金属配線を介して接続された電極パッドとを有する素子基板と、
前記素子基板の前記電極パッド上に形成された金属バンプと、
前記素子基板の素子機能部と対向するように配置され、且つ前記金属バンプを介して電気的に接続された回路基板と、
前記金属バンプの内側であって、前記回路基板と前記素子基板とに接合され、且つ前記素子機能部を取り囲むようにして気密封止する空隙を形成する金属ダムと、
前記素子基板を被覆する封止樹脂と
を具備することを特徴とする樹脂封止型電子部品装置。
【請求項２】
前記素子基板はキャビティ構造を有し、前記素子機能部の裏側に中空部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型電子部品装置。
【請求項３】
前記金属ダムは、前記回路基板上に設けられた金属膜と接合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂封止型電子部品装置。
【請求項４】
前記金属ダムが、低融点金属からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の樹脂封止型電子部品装置。
【請求項５】
前記素子基板に形成された前記金属配線は、パシベーション層により覆われていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の樹脂封止型電子部品装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＦＢＡＲフィルタ等を気密的に封止することが可能な樹脂封止型電子部品装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＡＷフィルタやＦＢＡＲフィルタにおいては、不要な異物の進入に対して素子機能部を保護するために封止構造が採用されている。ただし、ＳＡＷフィルタやＦＢＡＲフィルタはその素子機能部の動作特性から、素子機能部に接触するものがない状態にしなければならない。このような封止構造としては、従来から適用されているカンタイプのパッケージが知られているが、パッケージの大型化が避けられないことから、近年の小型化の要求には対応することができない。
【０００３】
このような点に対して、従来の封止構造としては、カンタイプのパッケージの代わりに、封止樹脂で被覆することで小型化の要求に対応してきた。例えば、ＳＡＷフィルタの封止構造としては以下に示す構造が挙げられる。特許文献１には、熱硬化性樹脂からなる樹脂ダムと金属バンプが形成されたＳＡＷチップを回路基板にフェイスダウンボンディングし、ＳＡＷチップを流動性のある封止樹脂で被覆したデバイス構造が記載されている。すなわち、ＳＡＷチップ表面に形成された櫛歯電極の外側には金属バンプが形成され、この金属バンプを取り囲むようにして樹脂ダムが形成されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１６８９４２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の封止構造では、フリップチップボンディング時に樹脂ダムが金属バンプの形状変化に合わせるようにして変形し硬化しないと、ＳＡＷチップに形成した樹脂ダムが回路基板に完全に密着しないという問題があった。このような場合、封止樹脂等の異物の進入を堰止めることができない。また、封止樹脂の進入を確実に阻止するためには封止樹脂として流動性の高い液状樹脂ではなくシート状樹脂を使用しなければならないことが多く、封止樹脂の材質や形状に制限があった。
【０００５】
本発明は、このような課題に対処するためになされたもので、封止樹脂等の異物の進入を確実に阻止することができる封止構造を適用した上で、パッケージを低コストで小型化することを可能にした樹脂封止型電子部品装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る樹脂封止型電子部品装置は、素子機能部と前記素子機能部と接続された電極パッドとを有する素子基板と、前記半導体基板の前記電極パッド上に形成された金属バンプと、前記素子基板の素子機能部と対向するように配置され、且つ前記金属バンプを介して電気的に接続された回路基板と、前記金属バンプの内側であって、前記回路基板と前記素子基板とに接合され、且つ前記素子機能部を取り囲むようにして気密封止する空隙を形成する金属ダムと、前記素子基板を被覆する封止樹脂とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様に係る樹脂封止型電子部品装置は、金属バンプの内側に金属ダムを設け、この金属ダムで素子機能部を取り囲むようにして気密封止する空隙を形成している。このような封止構造によって、素子機能部の動作に必要な所定の空間を形成した上で気密封止性を高め、さらにはパッケージを小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、この発明の第１の実施形態に係る樹脂封止型電子部品装置を説明する。  
図１は、この発明の一実施形態に係る樹脂封止型電子部品装置を示す図である。図１（ａ）は、この樹脂封止型電子部品装置の側断面を模式的に示し、図１（ｂ）は、この樹脂封止型電子部品装置について素子機能部１、金属ダム８及び金属バンプ５を有するＳｉ基板３を下から見た場合の構成を模式的に示している。
【０００９】
図１（ａ）、（ｂ）に示す樹脂封止型電子部品装置において、圧電体膜を上下の電極で挟んだ素子機能部１と、この素子機能部１と金属配線３２を介して接続された電極パッド２がＳｉ基板３等からなる素子基板上に形成されている。このＳｉ基板３はキャビティ構造を有し、素子機能部１の裏側に中空部４が設けられている。Ｓｉ基板３に設けられた電極パッド２上には、金属バンプ５が形成されている。一方、回路基板６には、配線パターンが形成されており、金属バンプ５を介してＳｉ基板３の電極パッド２と対向するように配置されている。そして、封止樹脂７によってＳｉ基板３が封止されている。このような電子部品装置において、金属バンプ５の内側には、金属ダム８が設けられており、この金属ダム８は、回路基板６上に設けられた金属膜１０と密着している。このように金属ダム８は、素子機能部１を取り囲むように気密封止する空隙９を形成し、封止樹脂７の進入を防止するとともに、Ｓｉ基板３と回路基板６を構造的（機械的）に接合する。なお、回路基板６裏面には、外部電極１１が設けられており、金属バンプ５を介して素子機能部１と電気信号の入出力がされる。
【００１０】
素子機能部１は、圧電体膜を上下の電極で挟んだＦＢＡＲフィルタである。上下の電極間に電気信号を印加することにより、圧電体膜内にバルク波を発生させて共振する。具体的には、素子機能部１の一方の電極に電気信号を印加し、これをバルク波に変換して圧電体膜内を伝達させる。さらに、素子機能部１のもう一方の電極に到達したバルク波は再度電気信号に変換されて外部に取り出すことができる。素子機能部１における上下の電極の材料となる金属は、Ａｌ（アルミニウム）あるいはＡｌを主成分とする合金からなる。後者の場合、銅又はシリコン等を添加することができる。素子機能部１としては、その動作に必要となる空隙９を形成しなければならないＳＡＷフィルタやＦＢＡＲフィルタ等のフィルタ素子が例示される。なお、図１は圧電体膜を上下の電極で挟んだＦＢＡＲフィルタを用いているが、その上方に空隙が必要となるＳＡＷチップであってもよい。
【００１１】
金属ダム８は、Ｓｉ基板３と回路基板６との間に設けられ、空隙９への封止樹脂７の進入を防止する位置に形成されている。このような金属ダム８としては、Ｓｉ基板３と回路基板６とを金属ダム８を介して対向配置し加熱する際に容易に溶融あるいは塑性変形（柔軟化）し、且つ本発明を実装リフローする際にＳｉ基板３及び回路基板６の双方に密着して溶融しない融点を有する錫系合金（錫系鉛フリーはんだ等）を使用する。例えば、金を主成分（８０±１０％程度）とする金錫合金（はんだ合金）が好ましい。このような低融点金属を金属ダム８に使用することで、Ｓｉ基板３及び回路基板６に金属ダム８が完全に密着し、金属ダム８と回路基板６あるいは金属ダム８とＳｉ基板３との間に隙間を生じることがない。従って、封止樹脂７の進入を確実にブロックすることが可能であり、気密封止性を高めた空隙９を、素子機能部１を取り囲むようにして形成できる。また、上述した低融点金属を用いることで、回路基板６とＳｉ基板３との機械的な接合強度を高めることができる。なお、Ｓｉ基板３上に設けられた金属配線３２のショート不良を避けるため、金属配線３２上にＳｉＮあるいはＳｉＯ２等のパシベーション層を設けてから、その上にパッド（Ａｕ膜等）を作成し金属ダム８を形成する。ただし、電気的特性を考慮したグランド配線には繋がっていても良い。金属ダム８を形成する方法としては、金属メッキ、ペースト塗布、吹き付けあるいはスクリーン印刷等が挙げられる。
【００１２】
金属バンプ５は、上述した金属ダム８の外側に配置され、Ｓｉ基板３と回路基板６を電気的、機械的（構造的）に接続する。金属バンプ５としては、金属ダム８と同じ加熱時に容易に柔軟化する低融点の錫系合金（鉛フリーはんだ等）を使用する。金属バンプ５は、Ｓｉ基板３上の電極パッド２に形成され、金属配線３２を介して素子機能部１と接続されている。
【００１３】
金属膜１０は、配線パターンが形成された銅張り積層板（銅箔の厚さ０．０２８ｍｍ）からなる回路基板６の銅箔上に、金属メッキによりＮｉ膜（厚さ０．００５ｍｍ）及びＡｕ膜（厚さ０．０００５ｍｍ）を積層して形成される。この金属膜１０をフリップチップボンディング時に金属ダム８と接着させる。このような金属膜１０を回路基板６上に設けることにより、金属ダム８との接着性を向上させて、素子機能部１を取り囲むようにして形成される空隙９の気密封止性を高めることができる。
【００１４】
Ｓｉ基板３は、キャビティ構造を有し、素子機能部１の裏側には中空部４が形成されている。この中空部４は、素子機能部１と反対側の面からＲＩＥ法等によりＳｉ基板３に設けられる。この中空部４を設けることで素子機能部１の動作特性が保護される。中空部４の高さは、素子機能部１から１００μｍ程度である。さらに、素子機能部１には、その周りを金属ダム８で取り囲むようにして気密封止された空隙９が設けられている。この空隙９の高さは、金属ダム８及び金属バンプ５の高さによって決定され、素子機能部１から１０〜２０μｍである。
【００１５】
回路基板６は、電気信号を外部と入出力する役割をもつ基板であって、外部からの力、湿気、水等から素子機能部１を保護し、更に形体を形作るための基礎をなすものである。回路基板６は銅張り積層板を使用し、この銅箔上には配線パターンが形成されている。回路基板６の裏面には、金属メッキによりＮｉ膜（厚さ０．００５ｍｍ）及びＡｕ膜（厚さ０．０００５ｍｍ）を積層してなる外部電極１１が形成されている。この外部電極１１は、回路基板６を貫通して設けられた導体を介して電極パッド１２と接続されている。
【００１６】
封止樹脂７は、Ｓｉ基板３と素子機能部１を環境ストレス及び機械的ストレスから保護する機能を有する保護膜である。封止樹脂７として、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を使用することができる。
【００１７】
上述したような樹脂封止型電子部品装置は、例えば以下のようにして作製される。図２（ａ）〜（ｃ）は、樹脂封止型電子部品装置の製造方法を示す主要な工程断面図である。
【００１８】
まず、素子機能部１が形成されたＳｉ基板３（厚さ１５０μｍ）上に、電極パッド２、及び素子機能部１と電極パッド２とを接続する金属配線３２（配線パターン）をスパッタ法で形成する。具体的には、マグネトロン型スパッタリング装置を用いて、Ｓｉ基板３の所定位置に膜厚数百ｎｍ程度のＡｌ膜を成膜する。このＡｌ膜上にレジスト膜を形成し、ホトリソグラフィ法でレジスト膜を露光・現像する。そして、このレジスト膜をマスクとしてＡｌ膜を反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法で選択的にエッチングする。次いで、素子機能部１と反対側の面からＲＩＥ法により、Ｓｉ基板３に中空部４を設ける。この中空部４を設けることで素子機能部１の動作特性が保護される。
【００１９】
次に、ウェハ貼り合わせ装置を用いて、Ｓｉ基板３と、上述したＳｉ基板３の中空部４が設けられた面とを対向配置し、Ａｒプラズマ等により接合面を表面活性してＳｉ基板３表面の異物等を除去し、加熱・加圧をして貼り合わせる。
【００２０】
このような素子機能部１の裏側に中空部４を有するＳｉ基板３において、素子機能部１と電極パッド２とを露出させるようにして、ＳｉＯ２からなるパシベーション層を形成する。パシベーション層を設けることで、Ｓｉ基板３上の金属配線３２と金属ダム８が接触することを回避することができ、さらには金属ダム８を形成する際に金属配線３２を避ける必要がない。
【００２１】
次に、金属ダム８との接着性を高めるために、パシベーション層上の金属ダム８形成位置にパッド（Ａｕ膜）を形成する。具体的には、上述したスパッタ法で厚さ１μｍ程度のＡｕ膜を設け、これをパターニングする。
【００２２】
このようにして形成されたパッド（Ａｕ膜）上に、スクリーン印刷法を用いて金属ダム８を形成する。金属ダム８として、はんだを使用することで、パッドに対する接着性を良好に保つことができる。スクリーン印刷法で形成される金属ダム８の高さとしては、３０〜５０μｍ程度が好ましい。同様にして、Ｓｉ基板３上の電極パッド２（Ａｕ膜）に金属バンプ５を形成する。金属バンプ５としては、金属ダム８と同じはんだを使用する。
【００２３】
一方、配線パターンが形成された銅張積層板（銅箔０．０２８ｍｍ）からなる回路基板６上において、Ｓｉ基板３上の金属ダム８と対向する位置に金属めっきにより、厚さ０．００５ｍｍのＮｉ膜及び厚さ０．０００５ｍｍのＡｕ膜を順に積層して金属膜１０を形成する。同様にして、Ｓｉ基板３上の金属バンプ５と対向する位置に電極パッド１２を形成する。
【００２４】
次いで、金属膜１０と電極パッド１２が形成された所定位置を露出させるようにして、ソルダレジスト２１を塗布する。ソルダレジスト２１を塗布することで、フリップチップボンディングを行う際にはんだが溶融して流れるのを抑制し、金属ダム８と金属バンプ５を所定の形状（高さ）に維持し、電気的ショート不良を避けることが可能である。
【００２５】
次に、回路基板６上の電極パッド１２が形成された所定位置を貫通させて、導体を設ける。そして、この導体と接続するようにして回路基板６裏面に外部電極１１を形成する。具体的には、配線パターンが形成された回路基板６裏面において、この銅箔上に金属めっきによりＮｉ膜（厚さ０．００５ｍｍ）及びＡｕ膜（厚さ０．０００５ｍｍ）を積層して外部電極１１を形成する（図２（ａ））。
【００２６】
続いて、図２（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板３と回路基板６とを金属バンプ５を介して対向配置して接続する。すなわち、素子機能部１と金属配線を介して接続されたＳｉ基板３上の電極パッド２と、回路基板６上の電極パッド１２とを金属バンプ５を介して、圧力を加えながら加熱し、金属バンプ５及び金属ダム８を溶融させてＳｉ基板３と回路基板６とを接合する。金属バンプ５と金属ダム８が溶融するように、加熱時の温度条件は２８０℃とする。仮付け、又は位置合わせしたＳｉ基板３と回路基板６からなる複合体の加熱は、プレス設備を用いて適度な圧力を加えながら実施してもよいし、またリフロー炉やホットプレート等を用いて、必要に応じておもり等で加圧しながら実施してもよい。このようにしてＳｉ基板３と回路基板６との間の金属バンプ５が加熱されて溶融する。その際、金属バンプ５と同じはんだからなる金属ダム８も溶融して、Ｓｉ基板３及び回路基板６の双方に強固に密着し、厚さ３０μｍ、幅５０μｍの枠体の金属ダム８が形成される。金属ダム８は、フリップリップボンディングによる熱および加圧で変形した金属バンプ５の潰れ具合に合わせた形状に変化し、Ｓｉ基板３と回路基板６の双方に密着する。このようにしてＳｉ基板３と回路基板６の間において、空隙９への封止樹脂７の進入を防止する位置に設けられた金属ダム８が、金属バンプ５とともにＳｉ基板３と回路基板６を構造的（機械的）に接続する。すなわち、金属ダム８が本来の封止樹脂７の進入を防止する機能と共に、金属バンプ５を介した機械的接続を補強する機能も併せ持つことができる。さらには、回路基板６上に金属膜１０を設けることで、金属ダム８が金属膜１０と密着し、素子機能部１を取り囲むようにして形成される空隙９の気密封止性を高めることができる。なお、金属ダム８もしくは金属バンプ５の所定位置にはんだを塗布した際に位置ずれや厚み等の局所的なバラツキがあった場合でも、はんだが溶融した際の表面張力によって球状化するセルフアライメント機能により、適切な形状（高さ）に変形することができる。
【００２７】
このようにして回路基板６とＳｉ基板３を接合した後、図２（ｃ）に示すように、Ｓｉ基板３と回路基板６から構成される複合体について、熱硬化性樹脂を用いてＳｉ基板３を樹脂封止する。具体的には、エポキシ樹脂を塗布し、所定の熱処理を加えて塗布した封止樹脂７を硬化させることで、Ｓｉ基板３は封止樹脂７によって被覆される。その際、Ｓｉ基板３と回路基板６の間には金属ダム８が形成され、素子機能部１が金属ダム８で取り囲まれているため、封止樹脂７はＳｉ基板３と回路基板６の隙間に入り込むことはない。その後、ダイシングを行い個片化する。このようにして素子機能部１は、金属ダム８及び回路基板６に形成された金属膜１０で気密封止して形成された空隙９によって、その動作特性が保護される。
【００２８】
図３は、この発明の実施形態に係る樹脂封止型電子部品装置の製造工程において、金属ダム８を形成する場合の一例を説明する図である。ここでは、金属ダム８との接着性を高めるためのパッド３１（Ａｕ膜）と素子機能部１と電極パッド２とを接続する金属配線３２との間に、パシベーション層３３が設けられている。このパシベーション層３３により、Ｓｉ基板３上の金属配線３２と金属ダム８が接触することを回避することができ、さらには金属ダム８を形成する際に金属配線３２を避ける必要がない。
【００２９】
以上説明したように、本発明の樹脂封止型電子部品装置によれば、低融点金属を使用した金属ダム８と、Ｎｉ膜及びＡｕ膜を積層してなる金属膜１０とで素子機能部１を取り囲むようにしてその動作特性に必要な空隙９を形成した上で、気密封止性を高めた封止構造を得ることができる。
【００３０】
このような気密封止性を高めた封止構造によれば、封止樹脂による封止処理が厳格に行われない場合においても、素子機能部１を保護することができる。
【００３１】
また、フリップチップボンディングを行った際に金属ダム８が融点以上の加熱を加えられて溶融した場合でも、ソルダレジスト２１によって、金属ダム８が流れることを回避し、所定の形状（高さ）を保つことができる。
【００３２】
上述した封止構造によれば、金属ダム８を金属バンプ５の内側に設けることで、素子機能部１を取り囲むようにして形成された空隙９の気密封止性を高めるだけでなく、金属バンプ５に接続される外部電極１１の配設位置の自由度を高めることができる。
【００３３】
さらには、パッケージを小型化することが可能である。本発明の樹脂封止型電子部品装置によれば、２．０×１．５×０．４５ｍｍまで小型、薄型化することが可能である。
【００３４】
本発明の実施形態では金属ダム８及び金属バンプ５としてはんだを用いたが、低融点で溶融する金属材料であればこれに限定されない。
【００３５】
以上、電子部品装置としてＦＢＡＲフィルタ装置を例に取り説明したが、本発明は中空封止を用いる他の電子部品装置においても同様に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る樹脂封止型電子部品装置の構造を説明する図である。
【図２】図２（ａ）乃至（ｃ）は、図１（ａ）及び（ｂ）に示した樹脂封止型電子部品装置の製造方法を示す主要な工程断面図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態に係る樹脂封止型電子部品装置の製造工程において、Ｓｉ基板に金属ダムを形成する場合の一例を説明する図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…素子機能部、２…電極パッド、３…Ｓｉ基板、４…中空部、５…金属バンプ、６…回路基板、７…封止樹脂、８…金属ダム、９…空隙、１０…金属膜、１１…外部電極、１２…電極パッド、２１…ソルダレジスト、３１…パッド、３２…金属配線、３３…パシベーション層
【図１】
2006237406.tif 000003
【図２】
2006237406.tif 000004
【図３】
2006237406.tif 000005